基于復(fù)雜系統(tǒng)建模理論的綜合交通運輸體系決策模型及應(yīng)用研究.pdf

1、交通是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，綜合交通運輸體系的建立與完善是經(jīng)濟發(fā)展到一定階段對交通運輸提出的必然要求，加強綜合交通運輸體系規(guī)劃與管理決策的研究對中國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展有著重大意義。
　　 本文在綜述綜合交通運輸體系和通道研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從宏觀和微觀上分別對綜合交通運輸體系和綜合運輸通道的演化進行了分析，并對綜合交通運輸體系和綜合運輸通道的優(yōu)化配置模型和智能優(yōu)化啟發(fā)式算法進行了研究。全文主要內(nèi)容如下：
　　 （1）研究了綜合交

2、通運輸體系的供需演化。首先，在代謝生態(tài)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，提出了綜合交通運輸體系運量需求的代謝演化模型。實證結(jié)果表明，各城市鐵路運量增長率（或變化率）和該城市的人均GDP存在異速增長關(guān)系，而公路運量增長率主要由運輸方式間競爭與合作的關(guān)系決定。其次，研究了運輸供給的相互作用和演化機制，通過對各種運輸供給互利共生機制的研究，展示了各種運輸方式協(xié)作互利的前景。仿真結(jié)果表明，如果各種運輸方式的相對資源優(yōu)勢比較明顯，就存在互利共生的可能性，并存在一個

3、最優(yōu)的合作水平。較高的資源轉(zhuǎn)換效率和資源使用效率能使互利共生機制得到更充分的體現(xiàn)。與非合作動態(tài)博弈情況相比，協(xié)作情況下互利共生機制能發(fā)揮更大的作用。因此，通過政府部門等外力建立協(xié)作的機制，是更好實現(xiàn)互利共生機制的必要前提。
　　 （2）構(gòu)建了綜合交通運輸體系的綜合評價指標和方法。在陰影集的模糊閾值概念基礎(chǔ)上，推出了模糊數(shù)的擾動廣義均值，并以此來進行模糊數(shù)的排序，相應(yīng)地，對模糊理想點法進行改進，推出考慮模糊閾值的模糊數(shù)最大相似度的

4、廣義形式，并結(jié)合層次結(jié)構(gòu)的指標體系，提出了一種新的評價方法-_模糊閾值層次理想點法（FTH-TOPSIS）。該方法既融入了專家的主觀意見，又避免了一些模糊數(shù)之間無法比較大小的問題。通過實例計算分析表明，得到的評價結(jié)果比較符合實際，可靠性、適用性強，可廣泛應(yīng)用于各種綜合交通運輸體系綜合評價問題中。
　　 （3）針對綜合交通運輸體系發(fā)展模式和目標，研究了綜合交通運輸體系內(nèi)各運輸方式之間及其內(nèi)部的最優(yōu)配置。首先，基于層次網(wǎng)絡(luò)原則對綜合

5、運輸網(wǎng)絡(luò)管理優(yōu)化問題進行了分析，以運輸距離區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)層次，通過引入銜接時間，將同一層次上各種運輸方式子網(wǎng)絡(luò)的競爭關(guān)系，以及不同層次間各種運輸方式子網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作關(guān)系模型化；其次，以網(wǎng)絡(luò)運輸強度和單位運量能源消耗最小化為目標，建立了綜合運輸網(wǎng)絡(luò)管理的多目標優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；最后，提出了一種改進的多目標粒子群優(yōu)化算法，得出了簡化綜合運輸網(wǎng)絡(luò)的Pareto最優(yōu)前沿。案例計算結(jié)果表明，該算法能有效地找到分布均勻的多目標優(yōu)化問題的Pareto前沿

6、。
　　 （4）提出了綜合交通運輸路網(wǎng)連續(xù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的雙層規(guī)劃模型，其中上層規(guī)劃者在投資預(yù)算及其它約束條件下，考慮環(huán)境污染、土地占用及能源消耗等外部成本，對線路及綜合交通運輸樞紐做出增加投資的連續(xù)配置，以實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)，下層網(wǎng)絡(luò)用戶在上層規(guī)劃者的投資配置下，其路徑選擇滿足確定用戶平衡原則。然后，基于極值優(yōu)化設(shè)計了求解該模型的算法，并給出了具體算例對算法進行驗證。計算結(jié)果表明，所建立的模型符合實際情況，且采用的啟發(fā)式算法也較有效。

7、r>　　 （5）建立了綜合交通運輸路網(wǎng)離散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的雙層規(guī)劃模型，其中上層規(guī)劃者在投資預(yù)算及其他約束條件下，考慮環(huán)境污染、土地占用及能源消耗，對線路及綜合交通運輸樞紐的新建與否做出投資決策，以實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)，下層網(wǎng)絡(luò)用戶在上層規(guī)劃者的投資配置下，其路徑選擇滿足用戶平衡原則。然后，基于磁滯優(yōu)化原理設(shè)計了求解該模型的算法，并給出了具體算例對算法進行驗證。計算結(jié)果表明，所建立的模型符合實際情況，且采用的啟發(fā)式算法也較有效。
　　 （6

8、）以基本路段飽和度為特征變量，在適應(yīng)性動力學(xué)基礎(chǔ)上，推出了綜合運輸通道基本路段的特征演化方程，并以此來探討綜合運輸通道的演化機制，提出了一種新的研究綜合運輸通道演化的方法。該方法既包含了綜合運輸通道各運輸方式之間的競爭，又彌補了種群動力學(xué)和演化博弈論在演化穩(wěn)定性分析方面的不足。具體分析表明，控制競爭函數(shù)和吸收能力函數(shù)敏感性的兩個參數(shù)的相對大小決定了演化均衡點的分岔與演化穩(wěn)定性。該結(jié)果具有啟發(fā)性，可進一步應(yīng)用于各種綜合運輸通道優(yōu)化問題中。

9、
　　 （7）為尋求系統(tǒng)、科學(xué)的綜合運輸通道最優(yōu)客運分擔(dān)，提出了用最大熵原理構(gòu)建客運結(jié)構(gòu)配置模型，其中旅客基于隨機時間價值選擇廣義出行時間最小的運輸方式，定義了通道內(nèi)的基本路段飽和度和通道飽和熵，并設(shè)計了用于求解模型的粒子群算法。分析和計算發(fā)現(xiàn)，車外時間差、單位里程票價差、單位里程車內(nèi)時間差以及旅行距離將直接影響各運輸方式客運分擔(dān)率的高低，以通道飽和熵最大為目標得出的常規(guī)鐵路最優(yōu)定價高于現(xiàn)行鐵路票價，通道飽和熵上升了15％，說明